Entwicklung langzeitstabiler Filter mit geringem Druckverlust auf Basis elektrisch leitfähiger getufteter Strukturen zum Einsatz in Raumluftreinigern (PureAir)

Durch die zunehmende Luftverschmutzung und Ereignisse wie die anhaltende COVID-Pandemie nimmt die Notwendigkeit zur Verbesserung der Raumluftqualität durch Luftfiltration stetig zu. Derzeit werden für die Filtration hauptsächlich Elektretfilter verwendet, die sich durch eine hohe Abscheiderate bei gleichzeitig geringem Druckverlust auszeichnen. Die Filter verlieren mit zunehmender Nutzungsdauer ihre nicht regenerative Ladung, wodurch die Filterwirkung nachlässt. Zudem können die Filter nicht gereinigt werden, sodass sie regelmäßig ausgetauscht werden müssen.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Filterstrukturen, die durch eine permanente Ladung eine konstant hohe Filtrationswirkung aufweisen und gereinigt werden können.

Der Ansatz in diesem Projekt ist die Entwicklung einer textilen 3D-Struktur, deren Fasern parallel zur Strömungsrichtung der Luft angeordnet sind. In dieser 3D-Struktur werden isolierende sowie elektrisch leitende Garne eingearbeitet, sodass sich durch das Anlegen einer Spannung in der Fläche gezielt Inseln mit unterschiedlich geladenem elektrischem Potenzial erzeugen lassen. Es wird unter anderem die Wirkung in Bezug auf die Anteile von leitenden und nichtleitenden Fasern und deren Anordnung in der Fläche untersucht. Als Herstellungsverfahren bietet sich hier die Tuftingtechnik an, bei dem Parameter wie die Noppendichte in Längs- und Querrichtung, Polhöhe oder Versatzmusterung effizient verändert werden können. Eine bipolare Aufladung kann die Abscheideleistung des Filters bei geringem Druckverlust weiter erhöhen. Durch das Anlegen einer Dauerspannung an das leitfähige Material wird die elektrostatische Abscheidung im Filter dauerhaft aufrechterhalten. Die funktionalen Zusammenhänge zwischen Ladungsfeldern, Polnoppenabständen und wechselseitiger Ladung werden analysiert. Parallel hierzu erfolgen die Konzeptentwicklung zum optimalen Reinigungsverfahren der Filter und die Herstellung mehrerer Filtertypen, sowie eines großformatigen Demonstrators, der in einen Raumluftreiniger eingebaut und erprobt wird.

Förderprogramm und Projektnummer

IGF 21783 N2

Laufzeit

01.05.2021 – 30.04.2023